Höhenflug der Drohnen-Patente

Wer sind die Top-Patentanmelder?

„Ich heb‘ ab, nichts hält mich am Boden…“

Der Songtext des deutschen Rappers Sido beschreibt gut den momentanen Trend im Bereich der Drohnen. Dieser Technologiebereich wurde in den letzten Jahren von einem wahren Innovationsschub erfasst. Laut Schätzungen werden weltweit pro Monat 300.000 neue Drohnen verkauft.

Abhebende Drohne, Foto: shutterstock.com/Newnow

Da könnte es bald eng werden in dem sogenannten bodennahen Luftraum. Und schon entwickelt sich auch ein Markt der Dienstleistungen rund um die Drohne. Zum Beispiel werden spezielle Drohnen-Versicherungen angeboten, Verkehrsexperten fordern einen Führerschein für Drohnenlenker und auch das Recycling einer Drohne wird bedacht.

Drohne

Das Wort Drohne ist heutzutage Synonym für unbemannte Flugkörper, die per Fernsteuerung zum Ziel gelangen. Das Wort Drohne leitet sich lautmalend – etymologisch von dem Verb dröhnen ab. Vermutlich führte das Brummen und Surren dieser Flugobjekte zu der Namensgebung.

Ursprünglich sind Drohnen eine militärische Entwicklung. Sie klären feindliches Gebiet auf oder töten ferngesteuert. Die eigenen Soldaten vermeiden so die möglicherweise tödliche direkte Begegnung mit dem Feind. Aus diesem militärischen Nischendasein hat sich die Drohne jedoch befreien können. Mittlerweile gibt es eine Vielzahl an zivilen Nutzungen. Wenn es nach Google und Amazon geht, sollen Drohnen schon bald Pakete ausliefern¹.

Aber auch den Massenmarkt haben die Geräte schon längst erreicht – im Freizeitbereich finden Drohnen ihren Platz als hochwertiges Technikspielzeug. Gerade diese zivilen Anwendungen befeuern den Markt.

STN-Patentrecherche zeigt: Drohnen-Patente sind auf Höhenflug

Wir haben uns gefragt, wie entwickeln sich die Patentanmeldungen in diesem Bereich und wer sind die Top-Patentanmelder? Eine Patentrecherche auf STN belegt eindrucksvoll den Eindruck des „Drohnenhypes“. Die Publikationen steigen seit fünf Jahren stark an (siehe Abb. 1).

Der Aufwärtstrend scheint auch für das Jahr 2016 ungebrochen: Obwohl die Recherche zu Beginn des Jahres 2016 durchgeführt wurde, sind schon 133 Schutzrechte im Bereich „Drohne“ weltweit veröffentlicht worden.

Patentanmeldungen sind immer auch ein sicheres Zeichen dafür, dass Firmen sich in einem Technologiebereich Vermarktungschancen ausrechnen und ihre innovativen Produkte rechtlich absichern wollen. Die Recherche wurde in der internationalen Patentdatenbank Derwent World Patent Index® (DWPI^SM) von Thomson Reuters durchgeführt. Es wurde eine Schlagwortrecherche in Kombination mit der Cooperative Patent Classification (CPC) angewandt.

In manchen Themengebieten ist es sinnvoll, auch relevante Patentklassifikationen in die Suchstrategie einzubauen. Es bleibt zu berücksichtigen, dass die Patentämter nicht den gesamten Bestand an Patentpublikationen mit der CPC klassifiziert haben: Aktuell sind von den ca. 31 Millionen in DWPI erfassten Erfindungen etwa 41% mit einer CPC versehen. So müssen für eine erfolgreiche Recherche immer auch die relevanten Schlagwörter verwendet werden.

Abb. 1: Anzahl der weltweiten Patentpublikation in Abhängigkeit vom Publikationsjahr (py.b.)Abb. 1: Anzahl der weltweiten Patentpublikation in Abhängigkeit vom Publikationsjahr (py.b.)

STN

Weltweit genutzter Informationsservice mit den Schwerpunkten Forschungs- und Patentliteratur, chemische Strukturen, Sequenzen und Materialeigenschaften.

Abb. 2: Rangliste der häufigsten Patentanmelder im Technologiebereich „Drohne“

Top-Anmelder im Bereich "Drohnen"

Die Treffermenge der Recherche zum Thema „Drohne“ wurde weiter statistisch ausgewertet. Wie nicht anders zu erwarten, sind die Hauptpatentanmelder Konzerne aus der Luft-und Raumfahrttechnik oder Rüstungskonzerne.

Unter den Top 13 der Hauptpatentanmelder befinden sich US-amerikanische Unternehmen wie Boeing, Raytheon, Lockheed, Aerovironment und Honeywell, aber auch die US-Streitkräfte. Europäische Unternehmen sind Airbus, Thales, Bae Systems und Rolls Royce. Asien ist vertreten durch die Universität Beijing, Fachbereich Luft- und Raumfahrt, und dem koreanischen Konzern Samsung. Die Analyse der Patentdokumente ergab folgende Rangliste für die Hauptpatentanmelder (s. Abb. 2).

Abb. 3: Prozentualer Anteil der häufigsten Patentländer in dem Technologiesektor „Drohnen“[2]

Wo Licht ist, ist auch Schatten

Nützliche Drohnen

Drohnen sind nützlich und können dienstbare Helfer sein. Sie befördern Lasten, bringen Pakete zielsicher zum Empfänger, bekämpfen Brände aus der Luft oder erkunden schwieriges Terrain bei einer Bergungsaktion.

Als Technik-Spielzeug mit Kameras ausgestattet, erlauben sie auch Privatpersonen faszinierende Foto-und Videoaufnahmen aus der Vogelperspektive. Diese Kamera-Drohnen für den zivilen Gebrauch sind aber empfindlich. Das ferngesteuerte Lenken erfordert Übung und ein Absturz bedeutet in der Regel den wirtschaftlichen Totalschaden.

Abb. 4: Patentzeichnung der Drohne GimBall in der Patentpublikation EP2813428, veröffentlicht am 17.12.2014

Hier hat sich das Start-up-Unternehmen Flyability aus Lausanne in der Schweiz etwas einfallen lassen. Ihre Drohne namens GimBall ist vor Zusammenstößen durch ein kugelförmiges Netz aus Carbonfasern geschützt. Das ganze Gebilde ähnelt einem Fußball, dessen mehreckige Facetten aus Carbonfaserstäben gebildet werden. Die Drohne ist darin sicher aufgehoben, trotzdem können sich die Rotorblätter frei bewegen. Ein zusätzlicher Navigationsalgorithmus sorgt dafür, dass die Drohne nach einem Zusammenstoß stabil weiterfliegen kann, aus den Zusammenstößen „lernt“ und ihren Weg alleine findet³.

Im Februar 2015 hat das Unternehmen mit der Drohne GimBall den ersten Preis in dem mit einer Million US-Dollar dotierten internationalen Wettbewerb „Drones for Good“ gewonnen.

Bemannte Drohnen

Die Fantasie der Ingenieure und Entwickler ist schier unbegrenzt. Im Januar 2016 stellte der chinesische Drohnenhersteller Ehang die erste Drohne vor, die Menschen transportiert.

Es klingt futuristisch, aber laut Ehang nimmt der Passagier nur noch in der Drohne Platz und gibt über einen Touchscreen sein Ziel ein, den Rest erledigt die Drohne. Die Ehang 184 fliegt in ca. 500 Metern Höhe und hat Energie für 23 Minuten Flugzeit⁴.

Abb. 5: Ehang 184

Twitter-Drohne

Im Dezember 2015 wurde das Patent US20150362917 veröffentlicht mit dem Titel „messaging-enabled unmanned aerial vehicle“. Mit diesem Patent erhebt der Netzwerkdienst Twitter Anspruch auf die Idee einer Kamera-Drohne, die mit sozialen Netzwerken verbunden ist, kommuniziert und durch sie gesteuert wird.

Die Fotos oder Videos, die die Drohne sendet, können aber auch direkt im Twitter-Account des Besitzers hochgeladen werden. Das funktioniert im Zusammenspiel mit einer App namens Periscope. So entstehen die sogenannten Dronies, ein Kunstwort aus Drohne und Selfie.

Aber wie so oft haben wirklich große Erfindungen auch ihre Schattenseiten.

„Böse“ Drohnen

Drohen können für verbrecherische Absichten missbraucht werden. Ferngesteuerte Attentate, unbemerkte Transporte von Drogen oder Waffen, Spionage, sowie massive Verletzung der Persönlichkeitsrechte durch Luftüberwachung sind durch die unbemannten Flugobjekte möglich.

Zeitungsmeldungen häufen sich über Drohnen, die über Atomkraftwerken, Flughäfen oder Regierungsgebäuden gesichtet werden und diese sensiblen Orte unerlaubt überfliegen. So wundert es nicht, dass die Entwicklung einer Drohnenabwehr ebenfalls prosperiert. Hier gibt es unterschiedliche Ansätze, aber generell gehören drei Schritte dazu: das Ausmachen des unbemannten Flugobjekts, die richtige Einordnung in „gefährlich“ oder „ungefährlich“ und ggf. das Eliminieren oder die Übernahme der angreifenden Drohne.

Drohnenabwehr

Mechanische Abwehr

Sehr unkonventionell geht die holländische Polizei das Problem an. Sie richtet Raubvögel darauf ab, die Drohnen in der Luft zu ergreifen und wegzubringen.

Eine weitere mechanische Abwehr des ferngesteuerten Flugfahrzeuges ist das Fangen der Drohne mit einem Netz, zielgerichtet abgeschossen von einer weiteren Drohne. Ähnlich einer Kampftechnik römischer Gladiatoren wird die Drohne in dem Netz bewegungsunfähig und wird dann, noch im Netz hängend, durch die zweite Drohne abtransportiert. Diese Drohnenabwehr wurde an der University of Michigan entwickelt⁵.

Abb. 6: Patentzeichnung eines Netzfangs für eine feindliche Drohne befestigt an einer anderen Drohne. Das russische Patent RU2565863 wurde am 20.10.2015 veröffentlicht

Auch die russische Militärakademie der Luftstreitkräfte ist auf eine ähnliche Idee gekommen, wie auf der nachfolgenden Patentzeichnung zu sehen ist. Allerdings ist in dem russischen Patent auch das Material des Fangnetzes geschützt. Es handelt sich dabei um ein äußerst reißfestes und starkes Polymer.

Abwehr durch Übernahme oder Störung der Kommunikation

Drohnenabwehr ist ein typisches militärisches Anwendungsgebiet. Und das Militär lässt sich nicht gerne in die Karten schauen. Demzufolge sollen die Erfindungen auch nicht für jedermann in Patentdatenbanken auffindbar sein. So bleiben vermutlich manche Erfindungen aus Sicherheitsgründen geheim (siehe Im Blickpunkt-Archiv: Das Büro 99) oder zumindest sind diese Innovationen sehr schwer zu finden.

Abb. 7: Patentzeichnung aus der Patentschrift EP2853974 von Airbus Defence & Space GmbH

Ein Beispiel ist das Patent der Firma Airbus Defence & Space GmbH mit dem schlichten Titel: Verfahren zur autonomen Steuerung eines ferngesteuerten Fluggeräts und entsprechendes System. Dieses Patent (EP2853974) wurde am 01. April 2015 veröffentlicht. Auch die Patentzeichnung hilft nicht unmittelbar die Erfindung besser zu verstehen. Zumindest ist eine Art Drohne bei der Zahl 50 zu erkennen. Die Beschreibung der Zeichnung klärt auf, dass der dreidimensionale Kasten den Luftraum darstellt. Die Positionen 15 sind mögliche Landeplätze für die übernommene Drohne. Diese Erfindung hat die Übernahme der Kommunikation und Datenverbindung zur Drohne zum Ziel.

Selbstfliegende Drohnen

Was aber, wenn die Drohne gar nicht mehr ferngesteuert werden muss? Wenn sie stattdessen autonom fliegen kann, Hindernisse erkennt, diesen ausweicht und dank eines passgenauen Algorithmus die Umgebung während des Flugs als Landschaft kontinuierlich berechnet?

In diesem Fall funktionieren die vorgestellten Abwehrmaßnahmen nicht mehr. Es kann weder die Kommunikation gezielt gestört werden, noch kann sie durch andere Drohnen gefangen werden. Das US-amerikanische Start-up-Unternehmen Skydio hat so eine autonom fliegende Drohne entwickelt. Kernstück ist der Algorithmus, der die dreidimensionale Umgebung, in der die Drohne fliegt, berechnet.

Im Video folgt die Drohne mehreren Radfahrern auf ihrem Weg durch offenes Gelände und Wald. Dieser Technologietrend liegt in der Luft, nach dem autonomen Auto werden nun auch autonome Drohnen entwickelt.

Idee & Redaktion: HAU / BAB

Autonomous Drones

http://www.eweek.com/mobile/google-and-others-could-start-drone-deliveries-as-early-as-2017.html.
Dabei steht WO für Schutzrechte, die bei der World Intellectual Property Organisation (WIPO) angemeldet wurden, EP steht für europäische Patente, angemeldet beim Europäischen Patentamt.
Die ersten fliegenden GimBalls können in dem nachfolgenden Video gesehen:
https://www.youtube.com/watch?v=nOLy4070Xa8.
Ehang im Video: https://www.youtube.com/watch?v=JcYkOq0hnBM.
http://www.mtu.edu/news/stories/2016/january/drone-catcher-robotic-falcon-can-capture-retrieve-renegade-drones.html.